KR101816746B1 - Substrate Processing Apparatus and method for manufacturing structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치에 사용되는 구조체로서, 구조체는, 일 방향으로 연장 형성되며, 홀이 마련된 바디 및 바디의 표면 중, 상기 홀을 구획하는 바디의 내벽면을 포함하는 상기 바디의 표면에 형성되는 제 1 보호막과, 제 1 보호막이 형성된 바디의 표면 외에 다른 표면에 형성된 제 2 보호막을 구비하는 보호막을 포함하고, 제 1 보호막과 제 2 보호막은 브리틀(brittle)한 정도가 서로 다르도록 형성된다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 화학적 반응 및 물리적 충격에 의한 저항성을 모두 가질 수 있어, 구조체의 부식 또는 크랙 발생이 방지되며, 이에 다라 구조체의 수명 향상 또는 교체 주기가 길어지는 효과가 있다.The present invention relates to a structure for use in a substrate processing apparatus, wherein a structure is formed on a surface of the body including a body provided with holes and an inner wall surface of the body partitioning the holes, And a second protective film formed on a surface other than the surface of the body on which the first protective film is formed, wherein the first protective film and the second protective film are formed to have different degrees of brittle do.
According to the embodiment of the present invention, it is possible to have both resistance against chemical reaction and physical impact, and corrosion or cracking of the structure can be prevented, and the lifetime of the structure or the period of replacement can be prolonged.
Description
본 발명은 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성 우수하고, 절연성을 가지는 구조체 및 이의 제조 방법의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure having excellent corrosion resistance and insulation and a method of manufacturing the same.
기판 또는 기판 상에 형성된 박막을 식각하거나, 기판 상에 박막을 형성하는 기판 처리 장치는 챔버, 챔버 내부에 위치하여 기판을 지지하는 서셉터, 서셉터의 상부에 장착되며, 기판이 안착되는 쉐도우 프레임, 챔버 내부에서 서셉터 및 쉐도우 파레임과 대향 위치되어 기판으로 공정 원료를 분사하는 샤워헤드를 포함한다. 여기서, 기판 처리 장치는 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리할 수 있으며, 이때, 샤워헤드 및 서셉터는 전극으로서 기능한다.A substrate processing apparatus for etching a thin film formed on a substrate or a substrate or forming a thin film on a substrate includes a chamber, a susceptor for supporting the substrate located inside the chamber, a susceptor mounted on the susceptor, And a showerhead positioned opposite the susceptor and shadow parameet within the chamber to inject the process material into the substrate. Here, the substrate processing apparatus can process the substrate by generating a plasma therein, wherein the showerhead and the susceptor function as electrodes.
서셉터는 소정의 면적을 가지는 지지 바디, 지지 바디를 상하 방향으로 관통하도록 형성되며, 기판의 안착 및 분리를 돕는 핀이 승하강하는 통로 역할을 하는 관통홀을 포함한다. 이러한 서셉터는 플라즈마 발생을 위해 접지될 수 있다.The susceptor includes a support body having a predetermined area and a through hole formed to penetrate the support body in the up and down direction and serving as a passageway for raising and lowering a pin for supporting the mounting and separation of the substrate. Such a susceptor can be grounded for plasma generation.
쉐도우 프레임은 서셉터의 상부에 장착, 설치되는데, 쉐도우 프레임은 일반적으로 기판을 노출할 수 있는 중공형의 형상으로 제조되어, 서셉터의 지지 바디 상부면에서 가장자리와 접하도록 장착 설치된다.The shadow frame is mounted on the upper portion of the susceptor. The shadow frame is generally manufactured in a hollow shape capable of exposing the substrate, and mounted on the upper surface of the susceptor so as to be in contact with the edge.
한편, 샤워헤드로부터 분사되는 공정 원료는 서셉터와 샤워헤드와 화학적 식각 반응을 일으키고, 챔버 내에 플라즈마 발생 시에 이온의 물리적 충돌에 의한 식각 반응이 일어나, 샤워헤드 및 서셉터가 손상되는 문제가 있다. 또한, 챔버 내부에 설치되는 부품들은 아킹(arcing) 방지를 위해 전기가 통하지 않는 절연성이어야 한다.On the other hand, the process raw material injected from the showerhead causes a chemical etching reaction with the susceptor and the showerhead, and an etching reaction occurs due to a physical collision of ions when the plasma is generated in the chamber, thereby damaging the showerhead and the susceptor . In addition, the components installed inside the chamber should be insulated from electricity to prevent arcing.
따라서, 일반적으로 샤워헤드 및 서셉터의 표면에 내식성이 우수하며, 절연성인 보호막을 형성하며, 상기 보호막은 양극 산화 방법(anodizing)으로 형성한다.Therefore, generally, an insulating protective film having excellent corrosion resistance is formed on the surfaces of the showerhead and the susceptor, and the protective film is formed by anodizing.
그런데, 지지 바디에 마련된 관통홀로 핀이 승하강 이동함에 따라, 관통홀 주변 벽에 해당하는 지지 바디의 내벽과, 쉐도우 프레임이 장착, 설치되는 지지 바디 상부면의 가장자리는 다른 표면에 비해 마찰이 반복적으로 발생된다. 그리고 마찰은 보호막에 스크래치 또는 치핑(chipping) 등의 발생 문제를 야기시켜, 지지 바디의 절연성, 내식성 및 내전압을 저하시키는 요인이 된다.As the pin moves up and down through the through hole provided in the support body, the inner wall of the support body corresponding to the wall around the through hole and the edge of the upper surface of the support body on which the shadow frame is mounted and installed, . Further, the friction causes problems such as scratches or chipping on the protective film, which causes deterioration of insulation property, corrosion resistance and withstanding voltage of the support body.
또한, 지지 바디에 보호막 형성시에, 핀이 승하강하는 관통홀 주변 중, 평평(flat) 또는 평탄하지 않은 표면에는 보호막이 제대로 형성되지 않거나, 크랙(crack)이 쉽게 발생된다. 즉, 관통홀의 주변 표면에서, 표면의 연장 방향이 바뀌는 모서리 또는 절곡되는 부위에서 보호막이 제대로 형성되지 않아, 크랙이 발생되는 문제가 있다. 보호막의 크랙은 샤워헤드의 절연성, 내식성 및 내전압을 저하시키는 요인이 된다.Further, at the time of forming the protective film on the supporting body, a protective film is not properly formed on the flat or uneven surface around the through hole where the pin is lifted and lowered, or cracks are easily generated. That is, there is a problem that the protective film is not properly formed at the edge or the bent portion where the extending direction of the surface changes on the peripheral surface of the through hole, and cracks are generated. Cracks in the protective film deteriorate the insulation, corrosion resistance and withstand voltage of the showerhead.
본 발명은 내식성이 우수한 구조체를 포함하는 구조체 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a structure including a structure excellent in corrosion resistance and a method of manufacturing the same.
본 발명은 크랙 발생이 억제된 보호막이 형성되어, 내식성이 향상된 구조체 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a structure in which a protective film with suppressed cracking is formed and the corrosion resistance is improved, and a method for manufacturing the same.
본 발명은 기판 처리 장치에 사용되는 구조체로서, 상기 구조체는, 일 방향으로 연장 형성되며, 홀이 마련된 바디; 및 상기 바디의 표면 중, 상기 홀을 구획하는 상기 바디의 내벽면을 포함하는 상기 바디의 표면에 형성되는 제 1 보호막과, 상기 제 1 보호막이 형성된 상기 바디의 표면 외에 다른 표면에 형성된 제 2 보호막을 구비하는 보호막;을 포함하고, 상기 제 1 보호막과 제 2 보호막은 브리틀(brittle)한 정도가 서로 다르도록 형성된다.The present invention relates to a structure for use in a substrate processing apparatus, the structure comprising: a body extending in one direction and provided with holes; And a second protective film formed on a surface of the body, the first protective film being formed on a surface of the body including the inner wall surface of the body, the second protective film being formed on a surface other than the surface of the body on which the first protective film is formed, The first protective film and the second protective film are formed to have different degrees of brittle.
상기 제 1 보호막은 상기 바디의 표면 중 상기 홀을 구획하는 홀 주변 표면에 해당하는 제 1 표면에 형성되고, 상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막이 형성되는 영역을 제외한 나머지 표면인 제 2 표면에 형성되며, 상기 제 1 보호막은 복수층으로 형성되고, 상기 제 2 보호막은 단일층으로 형성되며, 상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막의 두께가 동일하다.Wherein the first protective film is formed on a first surface corresponding to a hole peripheral surface defining the hole in the surface of the body and the second protective film is formed on a second surface excluding a region where the first protective film is formed, The first protective film is formed of a plurality of layers, the second protective film is formed of a single layer, and the thicknesses of the first protective film and the second protective film are the same.
상기 제 1 보호막은, 상기 바디의 제 1 표면 상에 형성된 제 1 보호층; 및Wherein the first protective layer comprises: a first protective layer formed on a first surface of the body; And
상기 제 1 보호층과 바디 사이에 형성된 제 2 보호층;을 포함하고, 상기 제 1 보호층 및 제 2 보호층 중 하나는 다른 하나에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성된다.And a second passivation layer formed between the first passivation layer and the body, wherein one of the first passivation layer and the second passivation layer is formed to have a relatively brittle characteristic do.
상기 제 1 표면은, 상기 홀을 구획하는 홀 주변에 해당하는 표면인 바디의 내벽면; 상기 홀의 끝단인 개구 둘레에 해당하며, 상기 내벽면과 교차하는 방향의 표면인 둘레면; 상기 내벽면과 상기 둘레면 사이의 연결 부위에 해당하는 제 1 절곡부;를 포함하고, 상기 내벽면, 둘레면 및 제 1 절곡부 상에 제 2 보호층과, 상기 제 2 보호층 상에 제 1 보호층이 적층되도록 형성된다.Wherein the first surface is an inner wall surface of a body which is a surface corresponding to a hole surrounding the hole; A circumferential surface corresponding to an opening around an end of the hole, the circumferential surface being a surface intersecting the inner wall surface; And a first bending portion corresponding to a connection portion between the inner wall surface and the circumferential surface, wherein a second protective layer is formed on the inner wall surface, the circumferential surface and the first bent portion, 1 protective layer are stacked.
상기 바디는 금속을 포함하고, 상기 보호막은 상기 바디를 양극으로 하여 형성된 양극 산화 피막을 포함한다.The body includes a metal, and the protective film includes an anodized film formed by using the body as an anode.
상기 구조체는 상기 챔버 내부에서 기판과 대향 위치하여, 상기 기판을 처리하는 공정 원료를 분사하는 샤워헤드 및 상기 챔버 내부에 위치하여, 상기 기판을 지지하는 서셉터 중 적어도 어느 하나이고, 상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 홀은 상기 샤워헤드에 마련되어, 상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 분사홀이며, 상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 홀은 상기 서셉터를 관통하도록 마련되어, 상기 기판의 안착 또는 분리를 돕도록 승하강하는 핀이 통과하는 공간인 관통홀이다.Wherein the structure is at least one of a showerhead which is positioned inside the chamber and faces a substrate and which injects a process material for processing the substrate and a susceptor which is located inside the chamber and supports the substrate, In the case of a showerhead, the hole is a spray hole provided in the showerhead for spraying a process gas to the substrate. When the structure is the susceptor, the hole is provided to pass through the susceptor, Or a through hole that is a space through which pins that ascend and descend to help separation.
상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 제 1 보호막의 상기 제 1 보호층은 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 보호층에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)하고, 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 보호층은 상기 제 1 보호층에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)한 특성을 가진다.Wherein when the structure is the shower head, the first protective layer of the first protective film is ductile relative to the second protective film and the second protective layer, and the second protective film and the second protective film Layer is relatively brittle compared to the first protective layer.
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 제 1 보호막의 제 1 보호층은 상기 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 보호층에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)하고, 상기 제 2 보호막 및 제 2 보호층은 상기 제 1 보호층에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)하다.When the structure is the susceptor, the first passivation layer of the first passivation layer is relatively brittle compared to the second passivation layer and the second passivation layer, and the second passivation layer and the second passivation layer Is ductile relative to the first protective layer.
상기 서셉터의 상부 가장자리에는 기판이 안착되는 쉐도우 프레임이 장착되고, 상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 제 1 표면은 상기 관통홀이 마련된 지지 바디의 상부 표면 중 상기 쉐도우 프레임이 접촉되어 장착되는 표면을 포함하고,상기 지지 바디의 상부면 중, 상기 쉐도우 프레임이 안착되는 표면에 상기 제 1 보호막이 형성된다.Wherein a shadow frame on which a substrate is mounted is mounted on an upper edge of the susceptor, and when the structure is the susceptor, the first surface is mounted on the upper surface of the supporting body provided with the through hole in contact with the shadow frame Wherein the first protective film is formed on a surface of the upper surface of the support body where the shadow frame is seated.
기판 처리 장치의 챔버에 설치되는 구조체의 제조 방법으로서, 홀이 가공된 바디를 마련하는 과정; 상기 홀을 구획하는 상기 바디의 내벽면을 포함하는 상기 바디의 제 1 표면에 제 1 보호막을 형성하는 과정; 및 상기 제 1 보호막이 형성된 상기 바디의 표면 외에 다른 표면인 제 2 표면에 제 2 보호막을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 제 1 보호막과 제 2 보호막은 브리틀(brittle)한 정도가 서로 다르도록 형성한다.A manufacturing method of a structure installed in a chamber of a substrate processing apparatus, comprising the steps of: preparing a body having a hole; Forming a first protective film on the first surface of the body including the inner wall surface of the body defining the hole; And forming a second protective film on a second surface, which is a surface other than the surface of the body on which the first protective film is formed, wherein the first protective film and the second protective film have different degrees of brittle .
상기 제 1 표면이 화학적 반응에 의한 식각이 발생되는 표면이고, 상기 제 2 표면이 물리적 충격 또는 마찰이 가해지는 표면인 경우, 상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성되고, 상기 제 1 표면이 물리적 충격 또는 마찰이 가해지는 표면이고, 상기 제 2 표면이 화학적 반응에 의한 식각이 발생되는 표면인 경우, 상기 제 1 보호막은 상기 제 2 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성된다.Wherein when the first surface is a surface on which an etching is caused by a chemical reaction and the second surface is a surface subjected to a physical impact or friction, the second protective film is relatively brittle ), And when the first surface is a surface subjected to a physical impact or friction, and the second surface is a surface on which an etching is caused by a chemical reaction, the first protective film is formed to have the second protective film And is formed so as to have a relatively brittle characteristic as compared with the case of FIG.
상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막을 형성하는데 있어서, 상기 바디를 양극으로 하여 양극 산화 방법으로 형성한다.In forming the first protective film and the second protective film, the body is formed as an anode by an anodic oxidation method.
상기 제 1 보호막은, 상기 바디의 제 1 표면 상에 형성된 제 1 보호층; 및 상기 제 1 보호층과 바디 사이에 형성된 제 2 보호층;을 포함하도록 형성된다.Wherein the first protective layer comprises: a first protective layer formed on a first surface of the body; And a second passivation layer formed between the first passivation layer and the body.
상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막을 형성하는 과정은, 상기 바디에 상기 제 1 표면을 노출시키고, 상기 제 1 표면을 제외한 다른 표면인 제 2 표면을 차폐하도록 마스크를 배치하는 과정; 양극 산화 방법을 실시하여, 상기 마스크의 의해 노출된 상기 제 1 표면에 제 1 보호층을 형성하는 과정; 상기 마스크를 상기 바디로부터 분리시키는 과정; 및 양극 산화 방법을 실시하여, 노출된 상기 제 2 표면 및 제 1 보호층과 바디 사이에 상기 제 2 보호층을 형성하는 과정;을 포함한다.The process of forming the first protective film and the second protective film may include the steps of exposing the first surface to the body and disposing the mask to shield the second surface except for the first surface; Performing an anodic oxidation method to form a first protective layer on the first surface exposed by the mask; Separating the mask from the body; And an anodic oxidation method to form the second protective layer between the exposed second surface and the first protective layer and the body.
양극 산화 방법으로 상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막 중 어느 하나를 다른 하나에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)한 특성을 가지도록 형성하는데 있어서 사용되는 전해액은, 수산(oxalic acid)에 황산, 구연산, 및 주석산 중 적어도 하나를 혼합하여 마련되며, 상기 수산이 혼합되는 다른 용액에 비해 상대적으로 많으며, 양극 산화 방법으로 상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막 중 어느 하나를 다른 하나에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성하는데 있어서 사용되는 전해액은 황산에 수산(oxalic acid), 구연산, 및 주석산 중 적어도 하나를 혼합하여 마련되며, 상기 황산이 혼합되는 다른 용액에 비해 상대적으로 많도록 마련된다.The electrolytic solution used in forming the first protective film and the second protective film so as to have a relatively ductile characteristic relative to the other one by the anodic oxidation method includes sulfuric acid, And at least one of tartaric acid, and is relatively more than other solutions in which the acid is mixed. In the anodic oxidation method, any one of the first protective film and the second protective film is relatively brittle ) Is formed by mixing at least one of oxalic acid, citric acid, and tartaric acid with sulfuric acid, and the electrolytic solution is provided so as to be relatively larger than other solutions in which the sulfuric acid is mixed.
상기 구조체는 상기 챔버 내부에서 기판과 대향 위치하여, 상기 기판을 처리하는 공정 원료를 분사하는 샤워헤드 및 상기 챔버 내부에 위치하여, 상기 기판을 지지하는 서셉터 중 적어도 어느 하나이고, 상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 홀은 상기 샤워헤드에 마련되어, 상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 분사홀이며, 상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 홀은 상기 서셉터를 관통하도록 마련되어, 상기 기판의 안착 또는 분리를 돕도록 승하강하는 핀이 통과하는 공간인 관통홀이다.Wherein the structure is at least one of a showerhead which is positioned inside the chamber and faces a substrate and which injects a process material for processing the substrate and a susceptor which is located inside the chamber and supports the substrate, In the case of a showerhead, the hole is a spray hole provided in the showerhead for spraying a process gas to the substrate. When the structure is the susceptor, the hole is provided to pass through the susceptor, Or a through hole that is a space through which pins that ascend and descend to help separation.
상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 분사홀의 주변에 해당하는 상기 바디의 제 1 표면에 상기 제 1 보호막을 형성하고, 상기 제 1 표면을 제외한 나머지 표면인 상기 바디의 제 2 표면에 상기 제 2 보호막을 형성하며, 상기 제 1 보호막은 상기 제 2 보호막에 비해 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지고, 상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막에 비해 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성된다.Wherein when the structure is the showerhead, the first protective film is formed on the first surface of the body corresponding to the periphery of the injection hole, and the second surface of the body, which is the surface other than the first surface, Wherein the first protective layer has a more ductile characteristic than the second protective layer and the second protective layer is formed to have a brittle characteristic as compared with the first protective layer, do.
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 관통홀의 주변에 해당하는 상기 바디의 제 1 표면에 상기 제 1 보호막을 형성하고, 상기 제 1 표면을 제외한 나머지 표면인 상기 바디의 제 2 표면에 상기 제 2 보호막을 형성하며, 상기 제 1 보호막은 상기 제 2 보호막에 비해 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성되고, 상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막에 비해 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지도록 형성된다.Wherein the first protective film is formed on a first surface of the body corresponding to the periphery of the through hole when the structure is the susceptor and the second protective film is formed on the second surface of the body, The first protective film is formed to have a brittle characteristic as compared to the second protective film. The second protective film has a ductile characteristic more than the first protective film. Respectively.
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 서셉터의 바디의 표면 중, 적어도 일부에 기판이 안착되는 쉐도우 프레임이 접촉되도록 장착 및 분리 가능하며, 상기 제 1 표면은 상기 바디의 표면 중, 상기 쉐도우 프레임이 접촉되어 장착되는 표면을 포함하고, 상기 바디의 표면 중, 상기 쉐도우 프레임이 접촉되어 장착되는 표면에 상기 제 2 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성한다.Wherein when the structure is the susceptor, at least a part of the surface of the body of the susceptor is mountable and detachable so that the shadow frame on which the substrate is seated is in contact with the surface of the susceptor, And a surface of the body on which the shadow frame is contacted is formed so as to be more brittle relative to the second protective film.
본 발명의 실시형태에 의하면, 바디의 표면 중, 화학적 반응에 의한 손상이 주로 발생되는 표면에 내식성을 가지는 보호막을 형성하고, 물리적인 손상이 주로 발생되는 표면에 경도가 우수한 보호막을 형성한다. 즉, 바디의 표면에 있어서, 그 영역에 따라 화학적 또는 물리적 저항성을 가지는 보호막을 형성한다.According to the embodiment of the present invention, a protective film having corrosion resistance is formed on the surface of the body where damage mainly by chemical reaction is generated, and a protective film having excellent hardness is formed on the surface where physical damage is mainly generated. That is, on the surface of the body, a protective film having chemical or physical resistance depending on the region is formed.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 구조체에 의하면, 화확적 반응 및 물리적 충격에 의한 저항성을 모두 가질 수 있어, 구조체의 부식 또는 크랙 발생이 방지되며, 이에 다라 구조체의 수명 향상 또는 교체 주기가 길어지는 효과가 있다.Therefore, according to the structure according to the embodiment of the present invention, it is possible to have both of the resistance due to the mosaic reaction and the physical impact, thereby preventing corrosion or cracking of the structure, and accordingly, It is effective.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체를 포함하는 기판 처리 장치를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도
도 3은 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도
도 4는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체를 확대 도시한 도면
도 6은 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 구조체를 확대 도시한 도면
도 7은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 구조체를 확대 도시한 도면
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도
도 9는 제 2 실시예에 따른 구조체를 도시한 단면도
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체의 제조 방법을 순서대로 도시한 단면도
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조체의 제조 방법을 순서대로 도시한 단면도1 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus including a structure according to a first embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view showing the body of the structure according to the first embodiment of the present invention;
3 is a sectional view showing the body of the structure according to the first modification of the first embodiment
4 is a cross-sectional view showing the body of the structure according to the second modification of the first embodiment
5 is an enlarged view of a structure according to the first embodiment of the present invention;
6 is an enlarged view of the structure according to the first modification of the first embodiment
7 is an enlarged view of a structure according to a second modification of the first embodiment
8 is a cross-sectional view showing the body of the structure according to the second embodiment of the present invention
9 is a cross-sectional view showing a structure according to the second embodiment
10 to 12 are cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing the structure according to the first embodiment of the present invention
13 to 15 are cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing the structure according to the second embodiment of the present invention
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체를 포함하는 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도이다. 도 3은 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도이다. 도 4는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체를 확대 도시한 도면이다. 도 6은 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 구조체를 확대 도시한 도면이다. 도 7은 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 구조체를 확대 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus including a structure according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view illustrating the body of the structure according to the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing the body of the structure according to the first modification of the first embodiment. 4 is a cross-sectional view showing the body of the structure according to the second modification of the first embodiment. 5 is an enlarged view of a structure according to the first embodiment of the present invention. 6 is an enlarged view of a structure according to the first modification of the first embodiment. 7 is an enlarged view of a structure according to a second modification of the first embodiment.
본 발명은 내식성이 우수하고 절연성을 가지는 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 기판에 박막을 형성하거나, 기판 또는 기판에 형성된 박막을 식각(etching)하는 기판 처리 장치를 구성하는 각종 구조체에 관한 것으로, 내식성, 내전압 및 절연성 저하가 방지된 구조체 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a structure having excellent corrosion resistance and insulation and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to various structures constituting a substrate processing apparatus for forming a thin film on a substrate or etching a thin film formed on the substrate or a substrate, and a structure and a method for manufacturing the same that prevent corrosion resistance, withstanding voltage, .
여기서, 구조체(200)는 공정 원료 또는 다른 구조체의 이동 통로가 되는 홀(220)이 마련된 바디(210)와, 바디(210)의 표면에 형성된 보호막(230)을 포함한다. 보호막(230)은 바디(210)의 표면 중, 주로 물리적 마찰이 발생되는 표면에 형성된 제 1 보호막(230a)과, 주로 화학적 식각 반응이 나타나는 표면에 형성된 제 2 보호막(230b)을 포함한다.Here, the
후술되는 구조체(200)는 기판 처리 장치를 구성하는 다수의 구성들 중, 예컨대, 기판(S)으로 공정 원료를 제공하는 샤워헤드(200a) 및 기판을 지지하는 서셉터 중 적어도 하나일 수 있다. 물론, 구조체는 샤워헤드 및 서셉터에 한정되지 않고, 챔버 내부에 설치되며, 내식성 및 절연성 확보를 위해 보호막 형성이 필요한 다양한 부품들에 적용될 수 있다.The
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 구조체를 포함하는 기판 처리 장치를 설명한다.Hereinafter, with reference to Figs. 1 to 7, a substrate processing apparatus including a structure according to embodiments of the present invention will be described.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100) 내부에 설치되며, 기판이 안치되는 쉐도우 프레임(800), 쉐도우 프레임을 지지하도록 설치되는 서셉터(200b), 챔버(100) 내부에서 쉐도우 프레임(900) 및 서셉터(200b)와 대향하도록 설치되어, 기판(S)을 향해 공정 원료를 분사하는 복수의 분사홀(220a)을 구비하는 샤워헤드(200a)를 포함한다. 또한, 기판 처리 장치는 샤워헤드(200a)의 복수의 분사홀로 공정 원료를 제공하는 원료 공급부(300), 샤워헤드(200a)에 플라즈마 전원을 위한 전력 예컨대, RF 전원을 인가하는 전원 공급부(800), 샤워헤드(200a)와 연결되어 샤워헤드(200a)를 승하강 또는 회전시키는 샤워헤드 구동부(400), 서셉터(200b)와 연결되어 상기 서셉터(200b)를 승하강 또는 회전시키는 서셉터 구동부(600), 서셉터(200b) 상에 기판(S)의 안착 및 분리를 돕는 핀을 포함하는 리프트, 샤워헤드(200a)의 분사홀(220a)로 공정 원료를 공급하는 원료 공급부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 구조체가 기판 처리 장치의 샤워헤드 및 서셉터인 것을 예를 들어 설명한다.Hereinafter, a structure according to embodiments of the present invention will be described as a showerhead and a susceptor of a substrate processing apparatus.
챔버(100)는 내부에서 기판(S)의 식각 또는 박막 증착 등의 기판 처리 공정이 이루어질 수 있는 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 실시예에 따른 챔버(100)는 대략 그 형상이 사각형의 통 형성이나, 이에 한정되지 않고, 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간을 가지는 다양한 통 형상으로 변경 가능하다.The
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 구조체(200)는 샤워헤드(200a) 및 서셉터이다. 그리고, 구조체(200)는 홀(220)이 마련된 바디와, 홀(220)을 구획하는 바디(210)의 내벽면을 포함하는 바디(210)의 표면에 형성되며, 홀(220) 주변의 표면에 형성된 두께가 다른 표면에 형성된 두께에 비해 두껍게 형성된 보호막(230)을 포함한다.As described above, the
먼저, 구조체(200)의 구성을 반영하여 샤워헤드(200a)의 구성을 설명하면, 샤워헤드(200a)는 기판(S)을 처리하는 공정 원료를 분사하는 수단으로서, 챔버(100) 내부에서 서셉터(200b)와 대향하도록, 예컨대 챔버(100) 내 상부에 설치되는 분사 바디(210a), 각각이 분사 바디(210a)를 관통하도록 마련되며, 적어도 서셉터(200b)가 위치한 방향으로 개구된 형상인 복수의 분사홀(220a), 분사 바디의 표면 중 화학적 반응에 의한 손상이 주로 발생하는 표면에 형성된 제 1 보호막과, 물리적 반응에 의한 손상이 주로 발생하는 표면에 형성된 제 2 보호막을 포함하는 보호막(이하, 샤워헤드 보호막)을 포함한다.First, the structure of the
샤워헤드(200a)에는 복수의 분사홀(220a)로 공정 원료를 제공하는 원료 공급부(300)가 연결된다. 실시예에 따른 원료 공급부(300)는 예컨대, 샤워헤드(200a)의 분사 바디(210a) 상부에 연결되도록 설치되며, 내부에 공정 원료가 통과할 수 있으며, 샤워헤드(200a)의 복수의 분사홀(220a)과 연통되는 원료 공급 유로가 마련된 원료 공급 부재(310), 원료 공급 유로로 공정 원료를 공급하는 원료 공급 라인(320)을 포함할 수 있다. 여기서, 원료 공급 부재(310)는 상술한 바와 같이 샤워헤드(200a)와 연결되도록 샤워헤드(200a)의 상부에 설치될 수 있으며, 상기 원료 공급 부재(310)의 상부에 샤워헤드 구동부(400)가 연결되어 샤워헤드의 회전 및 승하강 동작이 가능할 수 있다.The
원료 공급부(300)의 설치 위치는 샤워헤드(200a)의 상부 위치에 한정되지 않고, 샤워헤드(200a)의 분사홀(220a)로 공정 원료를 공급할 수 있는 다양한 설치 위치로 변경이 가능하다. 또한, 원료 공급부(300)의 구성은 상술한 원료 공급 부재 및 원료 공급 라인의 구성에 한정되지 않고, 샤워헤드(200a)의 분사홀(220a)로 공정 원료를 공급할 수 있도록 다양하게 변경 가능하다.The installation position of the raw
샤워헤드의 복수의 홀로 제공되는 공정 원료는 기판 또는 기판 상에 형성된 박막을 식각시키는 원료, 또는 기판 상에 박막을 형성하는 원료일 수 있으며, 이러한 공정 원료는 예컨대, 가스(gas) 형태일 수 있다.The process material provided in the plurality of holes of the showerhead may be a raw material for etching the substrate or a thin film formed on the substrate, or a raw material for forming a thin film on the substrate, and the process raw material may be, for example, gas .
샤워헤드(200a)의 분사 바디(210a)는 구조체(200)의 바디(210), 샤워헤드(200a)의 분사홀(220a)은 구조체(200)의 홀(220), 샤워헤드(200a)의 샤워헤드 보호막은 구조체(200)의 보호막(230)과 대응되는 구성이다. 따라서, 이하에서는 샤워헤드(200a)의 구성을 설명하는데 있어서, 샤워헤드(200a)의 분사 바디(210a)를 '바디(210)', 샤워헤드(200a)의 분사홀을 '홀(220)', 샤워헤드 보호막을 '보호막(230)'으로 명명하여 설명한다.The
샤워헤드(200a)의 바디(210)는 금속 예컨대, 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 기판 처리를 위한 플라즈마 발생을 위해 전원이 공급되는 전극(즉, 상부 전극) 역할을 수행할 수 있다. 그리고 이러한 바디(210)에는 복수의 홀(220)이 마련되는데, 홀(220) 각각은 바디(210)를 관통하도록 마련되어, 적어도 일측 개구가 기판(S)이 지지되는 방향을 향하도록 형성된다. 그리고, 복수의 홀(220)은 바디(210)의 연장 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다. 이때, 복수의 홀(220)은 규칙적 또는 불규칙 또는 일정 패턴 형상을 이루도록 이격 배치될 수 있다.The
한편, 샤워헤드(200a)의 홀(220)은 상술한 바와 같이, 기판 처리를 위해 공급되는 공정 원료 예컨대, 가스 형태의 공정 원료가 이동하는 통로이다. 따라서, 홀(220)을 구획하는 바디(210)의 표면 즉, 홀(220) 주변 표면에 해당하는 바디(210)의 내벽면과, 홀(220) 주변의 표면은 공정 원료와 화학적 반응에 의한 손상이 주로 일어난다. 또한, 바디(210)의 다른 표면은 플라즈마 이온(plasma ion)의 충돌에 의한 물리적인 손상이 주로 발생된다.On the other hand, the
따라서, 샤워헤드(200a)의 바디(210)의 표면에 보호막을 형성하여, 공정 원료 및 플라즈마 이온에 의한 바디(210) 표면의 손상을 방지 또는 종래에 비해 줄인다. 이때, 보호막 형성에 있어서, 본 발명에서는 Therefore, a protective film is formed on the surface of the
샤워헤드(200a)의 바디(210)에 보호막을 형성하는데 있어서, 바디(210)의 표면 중, 화학적 반응에 의한 손상이 주로 발생될 수 있는 표면에 상대적으로 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 제 1 보호막을 형성하고, 물리적인 충격에 의한 손상이 주로 발생되는 표면에 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지는 제 2 보호막을 형성한다. 보다 구체적으로는, 공정 원료에 의한 화학적 반응에 의한 손상이 주로 발생될 수 있는 표면에 제 2 보호막에 비해 상대적으로 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 제 1 보호막을 형성하고, 플라즈마 발생 시 이온 충돌에 의한 물리적인 손상이 주로 발생될 수 있는 표면에 제 1 보호막에 비해 상대적으로 더 경도가 우수한 또는 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지는 제 2 보호막을 형성한다.In forming the protective film on the
이때, 제 1 및 제 2 보호막 모두는 내식성을 가지는 보호막일 수 있다.At this time, both the first and second protective films may be protective films having corrosion resistance.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 보호막(230) 설명을 위하여, 보호막(230)이 형성되는 바디(210)의 표면을 구분하여 정의한다.Hereinafter, the surface of the
바디(210)의 표면을 홀(220)을 중심으로 설명하면, 상기 바디(210)의 표면은 복수의 홀(220) 각각의 일측 개구들 사이의 표면인 제 1 면(211), 복수의 홀(220) 각각의 타측 개구들 사이의 표면인 제 2 면(212), 홀(220)을 구획하는 또는 홀(220)의 측방향 둘레의 표면에 해당하는 바디(210)의 내벽면(213), 제 1 면(211) 및 제 2 면(212)과 교차하는 면이면서, 내벽면(213)과 평행한 면으로서, 제 1 면(211) 및 제 2 면(212)을 상호 연결하는 제 3 면, 제 1 면(211) 및 제 2 면(212) 각각과 내벽면(213)의 연결 부위에 해당하는 절곡부(이하, 제 1 절곡부(214))를 의미한다. 다른 말로 설명하면, 바디(210)의 표면은 제 1 면 내지 제 3 면, 내벽면(213), 제 1 절곡부(214)를 포함한다.The surface of the
예컨대, 바디(210)가 사각형의 형상이고, 상기 홀(220)이 바디(210)의 상하 방향으로 관통하도록 형성된 경우, 바디(210)의 제 1 면(211) 및 제 2 면(212) 각각은 바디(210)의 상부면 및 하부면에 대응되고, 제 3 면은 바디(210)의 측면에 대응된다.For example, when the
바디(210)의 내벽면(213)은 도 2에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 연장된 평면(flat) 형상 즉, 절곡되지 않는 형상이거나, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연장 방향이 변경되는 적어도 하나의 절곡부(이하, 제 2 절곡부(215))를 포함하도록 형성될 수 있다.The
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀(220)이 상측 개구로부터 일정 하측 위치까지 점차 폭이 좁아지다가, 일정 위치로부터 끝단까지 동일 직경을 유지하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우, 내벽면(213)은 홀(220)의 폭 방향 중심 방향으로 하향 경사지는 경사면과, 경사면으로부터 끝단까지 수직 방향(제 1 면 또는 제 2 면에 대해 수직한 방향)으로 연장 형성된 수직면으로 구성될 수 있다. 이때, 경사면과 수직면 사이의 연결 부위가 내벽면(213)의 연장 방향이 변경되는 제 2 절곡부(215)가 되며, 상기 제 2 절곡부(215)는 곡률이 없는 평면 또는 직선 형태이거나, 곡률을 가지는 곡면일 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the
상기에서는 도 3을 참조하여, 내벽면(213)의 연장 방향이 1회 변경되어 하나의 제 2 절곡부(215)를 구비하는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 내벽면(213)은 도 4에 도시된 바와 같이, 연장 방향이 2회 이상 변경되어 복수의 제 2 절곡부(215)를 가지도록 구성될 수 있다.3, the description has been given of the case where the extending direction of the
이러한 바디(210)의 표면에는 보호막(230)을 형성하여, 바디(210)의 내식성, 내전압성 및 절연성 확보한다. 즉, 바디(210)의 제 1 면(211), 제 2 면(212), 내벽면(213), 외측 측면 및 절곡부(214, 215)에 보호막을 형성하여, 화학적, 물리적 식각을 방지한다. 여기서, 보호막(230)은 바디(210)를 양극으로 하는 양극 산화 방법을 이용하며, 바디(210)의 표면을 산화 또는 식각시킴으로써 바디의 표면에 보호막을 성장시켜 형성한다.A protective film 230 is formed on the surface of the
그런데, 샤워헤드(200a)의 홀(220)을 통해 공정 원료가 통과하여 기판(S)을 향해 분사되는데, 홀(220) 주변 표면인 바디(210)의 내벽면(213)과, 제 1 면(211) 및 제 2 면(212) 중 홀(220)의 주변 영역은 공정 원료와의 반응에 의한 식각 반응에 의한 손상될 가능성이 크다. 또한, 홀(220) 주변 표면인 바디(210)의 내벽면(213)과, 제 1 면(211) 및 제 2 면(212) 중 홀(220)의 주변 영역을 제외한 다른 표면은 플라즈마에 따른 이온 충돌에 의해 손상될 가능성이 크다.The process material passes through the
따라서, 본 발명에서는 샤워헤드(200a)의 바디(210) 표면에 보호막을 형성하는데 있어서, 화학적 반응에 의한 손상이 주로 발생되는 표면에 상대적으로 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 제 1 보호막(230a)을 형성하고, 물리적 손상이 주로 발생되는 표면에 제 1 보호막(230a)에 비해 상대적으로 경도가 높은 또는 제 1 보호막(230a)에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)한 제 2 보호막(230b)을 형성한다.Accordingly, in the present invention, in forming the protective film on the surface of the
이하에서는 제 1 면(211), 제 2 면(212), 제 3 면, 내벽면(213), 절곡부(214, 215)를 포함하는 바디(210)의 표면을 홀(220) 주변의 표면(A)과, 나머지 표면(B)으로 구분 및 정의하여 설명한다. 즉, 바디(210)의 표면 중, 공정 원료와 반응하는 홀(220) 주변의 표면을 제 1 표면(A), 제 1 표면(A)을 제외한 나머지 표면을 제 2 표면(B)으로 명명한다.Hereinafter, the surface of the
여기서, 제 1 표면(A)은 홀(220)을 구획 또는 홀(220)을 둘러싸는 내벽면(213)과, 제 1 면(211) 중, 내벽면(213)과 연결되는 제 1 절곡부(214)로부터 소정 거리 이격된 위치까지에 해당하는 제 1 면(211)의 일부면인 제 1 둘레면과, 제 2 면(212) 중, 내벽면(213)과 연결되는 제 1 절곡부(214)로부터 소정 거리 이격된 위치까지에 해당하는 제 2 면(212)의 일부면인 제 2 둘레면을 포함한다.Here, the first surface A includes an
그리고, 제 2 표면(B)은 바디(210)의 표면 중 제 1 표면(A)을 제외한 표면을 포함한다. 즉, 제 2 표면(B)은 바디(210)의 표면 중, 내벽면(213)과, 제 1 면(211) 중 제 1 둘레면을 제외한 표면, 제 2 면(212) 중, 제 2 둘레면을 제외한 표면, 제 3 면을 포함한다.And the second surface B includes a surface of the
본 발명에서는 바디(210)의 표면에 보호막을 형성하는데, 제 1 표면(A)과 제 2 표면(B)에 서로 다른 특성을 가지는 보호막을 형성한다. 즉, 제 1 표면(A)에는 제 2 표면(B)에 형성된 보호막에 비해 상대적으로 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 보호막을 형성하고, 제 2 표면(B)에는 제 1 표면(A)에 형성되는 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지는 보호막을 형성한다.In the present invention, a protective film is formed on the surface of the
이하에서는 제 1 표면(A)에 형성되는 보호막(230)을 제 1 보호막(230a), 제 2 표면(B)에 형성되는 보호막(230)을 제 2 보호막(230b)으로 정의하여 설명한다.Hereinafter, the protective film 230 formed on the first surface A will be referred to as a first
상술한 보호막(230)을 바디(210)의 표면 정의를 반영하여 다시 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 보호막(230)은 바디(210)의 제 1 표면(A)에 형성된 제 1 보호막(230a)과, 바디(210)의 제 2 표면(B)에 형성된 제 2 보호막(230b)을 포함한다. 그리고, 제 1 보호막(230a)은 제 2 보호막(230b)에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 보호막이고, 제 2 보호막(230b)은 제 1 보호막(230a)에 비해 상대적으로 경도가 높은 또는 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지는 보호막이다.The protective film 230 according to the embodiment of the present invention is formed on the first protective film 230 formed on the first surface A of the
이러한 제 1 및 제 2 보호막(230a, 230b) 각각은 바디(210)를 양극으로 하는 양극 산화 방법으로 형성한다. 예컨대, 바디(210)가 알루미늄(Al)인 경우, 제 1 및 제 2 보호막(230a, 230b)은 알루미나(Al2O3) 막 일 수 있다.Each of the first and second
제 1 보호막(230a)은 홀(220) 주변의 표면인 제 1 표면(A)에 대응하여 형성된 제 1 보호층(231), 제 1 보호층(231)과 제 1 표면(A) 사이에 형성된 제 2 보호층(232)을 포함한다. 즉, 바디(210)의 제 1 표면(A) 기준으로 설명하면, 제 1 보호막(230a)은 제 1 표면(A) 상에 형성된 제 2 보호층(232)과, 제 2 보호층(232) 상에 적층 형성된 제 1 보호층(231)을 포함한다.The first
실시예에서는 바디(210)의 표면을 산화 또는 부식시키는 양극 산화 방법으로 제 1 보호막(230a)을 형성한다. 즉, 양극 산화 방법으로 제 1 표면(A)에 제 1 보호층(231)을 형성한 후에, 제 1 보호층(231)이 형성된 바디(210)의 제 1 표면(A)에 다시 양극 산화를 실시함으로써 제 1 보호층(231)과 제 1 표면(A) 사이에 제 2 보호층(232)을 형성할 수 있다. In the embodiment, the first
그리고, 제 1 보호막(230a)의 제 2 보호층(232)은 제 2 표면(B)에 형성되는 제 2 보호막(230b)과 동시 또는 함께 형성된다. 즉, 제 1 표면(A)에 제 1 보호층(231)을 형성한 후에, 상기 제 1 보호층(231)이 형성된 바디(210)에 양극 산화를 실시하면, 제 2 표면(B)에는 제 2 보호막(230b)이 형성되고, 바디(210)와 제 1 보호층(231) 사이에는 제 2 보호층(232)이 형성된다. 즉, 제 2 보호막(230b)과 제 1 보호막(230a)의 제 2 보호층(232)이 동시에 형성된다.The
여기서, 제 1 보호막(230a) 중, 외부로 노출되도록 형성된 제 1 보호층은 제 2 보호층 및 제 2 보호막에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 보호층이며, 제 2 보호층은 후술되는 제 2 보호막의 형성을 위해 양극 산화 방법으로 형성되는 층으로서, 제 1 보호층에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 또는 경도가 높은 보호층이다.Here, the first
제 2 보호막은 상술한 바와 같이, 바디의 제 2 표면에 형성되는 막으로서, 적어도 제 1 보호막에 비해 경도가 높거나 또는 우수하다.As described above, the second protective film is a film formed on the second surface of the body, and has a hardness higher or higher than at least the first protective film.
여기서, 제 1 보호막(230a)의 제 2 보호층(232)과 제 2 보호막(230b)은 동시 또는 같은 공정 단계에서 형성되는 동일한 보호층이나, 설명의 편의를 위하여 제 2 보호막(230b)과 제 2 보호층(232)으로 나누어 설명한다.Here, the second
그러나, 제 2 보호막(230b)은 제 1 표면(A)에 제 1 보호막(230a)의 제 1 보호층(231)을 형성한 후에, 제 2 보호층(232)과 동시 또는 같은 공정 단계에서 형성되므로, 상기 제 2 보호막(230b)은 제 2 보호층(232)으로 명명될 수 있다.The second
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조체의 바디를 도시한 단면도이다. 도 9는 제 2 실시예에 따른 구조체를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating the body of the structure according to the second embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional view showing a structure according to the second embodiment.
상기에서는 구조체(200)가 기판 처리 장치의 샤워헤드(200a)인 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 구조체(200)는 기판 처리 장치의 다른 구성 예컨대, 서셉터(200b)일 수 있다.In the above description, the
구조체(200)의 구성을 반영하여 서셉터(200b)의 구성을 다시 설명하면, 서셉터(200b)는 일면에 기판(S)이 안착된 쉐도우 프레임이 지지될 수 있도록 소정의 면적을 가지는 지지 바디(210b), 지지 바디(210b)를 상하 방향으로 관통하도록 형성되어, 후술되는 핀(710)이 승하강하는 통로 역할을 하는 관통홀(220b), 관통홀(220b)을 구획하는 지지 바디(210b)의 내벽면을 포함하는 지지 바디(210b)의 표면에 형성되며, 관통홀(220b) 주변의 표면에 형성된 두께가 다른 표면에 형성된 두께에 비해 두껍게 형성된 보호막(이하, 서셉터 보호막)을 포함한다.The structure of the susceptor 200b will be described below in order to reflect the structure of the
여기서, 서셉터(200b)의 지지 바디(210b)는 구조체의 바디(210), 서셉터(200b)의 관통홀(220b)은 구조체의 홀(220), 서셉터 보호막은 구조체의 보호막(230)과 대응되는 구성이다. 그리고, 서셉터(200b)의 지지 바디(210b)는 '바디(210)', 서셉터(200b)의 관통홀(220b)은 '홀(220)', 서셉터 보호막은 '보호막(230)'으로 명명될 수 있다.The
서셉터(200b)의 바디(210)는 금속 예컨대, 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 기판 처리를 위한 플라즈마 발생을 위해 접지(ground)되는 전극(즉, 하부 전극) 역할을 수행할 수 있다. 그리고 이러한 바디(210)에는 복수의 홀(220)이 마련되는데, 홀(220) 각각은 바디(210)를 관통하도록 마련되어, 연장 방향의 일측 및 타측 끝단이 개구되도록 형성된다.The
한편, 서셉터(200b)의 홀(220)은 상술한 바와 같이, 기판(S)을 서셉터(200b) 상부 또는 쉐도우 프레임(900) 상에 안착 또는 분리시키기 위해, 핀(710)이 승하강하는 이동 통로이다. 이때, 홀(220)을 구획하는 바디(210)의 표면 즉, 홀(220) 주변에 해당하는 서셉터(200b) 바디(210)의 내벽면은 핀(710)의 이동에 의한 마찰이 발생될 수 있다.On the other hand, the
또한, 서셉터의 바디 상부에는 쉐도우 프레임(900)이 설치 또는 장착되는데, 일반적으로 쉐도우 프레임(900)은 서셉터(200b) 바디(210)의 상부면의 가장자리 영역과 접촉되도록 설치된다. 이에, 서셉터(200b) 바디(210) 상부 가장자리는 쉐도우 프레임(900)과의 마찰이 발생된다.In addition, a
그리고, 서셉터(200b)의 홀(220) 주변에 해당하는 바디(210)의 내벽면(213)과, 쉐도우 프레임(900)이 장착되는 바디(210) 상부면 가장자리 표면은 챔버(100) 내부에 직접적으로 노출되지는 않으나, 바디(210)의 나머지 표면들은 챔버(100) 내부에 직접적으로 노출되며, 이에 공정 원료와 반응할 수 있다.The
따라서, 본 발명에서는 서셉터의 바디에 보호막(200)을 형성하는데 있어서, 핀의 이동에 따른 마찰에 의한 손상을 억제하기 위하여, 홀(220) 주변에 해당하는 서셉터(200b) 바디(210)의 내벽면(213)을 포함하는 표면에 경도가 높은 보호막을 형성하고, 챔버 내부로 직접 노출되며, 공정 원료에 대한 내마모성 특성을 가지는 보호막을 형성한다.Therefore, in the present invention, in forming the
이하, 본 발명의 실시예에 따른 보호막(230) 설명을 위하여, 보호막(230)이 형성되는 서셉터(200b) 바디(210)의 표면을 구분하여 정의한다.Hereinafter, the surface of the
서셉터(200b) 바디(210)의 표면을 홀(220)을 중심으로 설명하면, 상기 바디(210)의 표면은바디(210)의 표면을 홀(220)을 중심으로 설명하면, 상기 바디(210)의 표면은 복수의 홀(220) 각각의 일측 개구들 사이의 표면인 제 1 면(211), 복수의 홀(220) 각각의 타측 개구들 사이의 표면인 제 2 면(212), 홀(220)을 구획하는 또는 홀(220)의 측방향 둘레의 표면에 해당하는 바디(210)의 내벽면(213), 제 1 면(211) 및 제 2 면(212)과 교차하는 면이면서, 내벽면(213)과 평행한 면으로서, 제 1 면(211) 및 제 2 면(212)을 상호 연결하는 제 3 면(214), 제 1 면(211) 및 제 2 면(212) 각각과 내벽면(213)의 연결 부위에 해당하는 절곡부(이하, 제 1 절곡부(214))를 의미한다. 다른 말로 설명하면, 바디(210)의 표면은 제 1 면 내지 제 3 면(211, 212, 214), 내벽면(213), 제 1 절곡부(214)를 포함한다.The susceptor 200b will be described with reference to the
예컨대, 바디(210)가 사각형의 형상이고, 상기 홀(220)이 바디(210)의 상하 방향으로 관통하도록 형성된 경우, 바디(210)의 제 1 면(211) 및 제 2 면(212) 각각은 바디(210)의 상부면 및 하부면에 대응되고, 제 3 면(214)은 바디(210)의 측면에 대응된다.For example, when the
서셉터(200b) 바디(210)의 내벽면(213)은 도 8에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 연장된 평면(flat) 형상 즉, 절곡되지 않는 형상이거나, 연장 방향이 변경되는 적어도 하나의 절곡부(이하, 제 2 절곡부(215))를 포함하도록 형성될 수 있다(미도시).The
이하에서는 제 1 면(211), 제 2 면(212), 제 3 면(214), 내벽면(213), 절곡부(214, 215)를 포함하는 바디(210)의 표면을 홀(220) 주변의 표면(A)과, 바디(210)의 표면 중, 쉐도우 프레임(900)이 접촉되어 장착 설치되는 표면(A), 나머지 표면(B)으로 구분 및 정의하여 설명한다.The surface of the
즉, 바디(210)의 표면 중, 공정 원료와 반응하는 홀(220) 주변의 표면과, 쉐도우 프레임(900)이 접촉되어 장착 설치되는 표면을 제 1 표면(A), 제 1 표면(A)을 제외한 나머지 표면을 제 2 표면(B)으로 명명한다.The first surface A and the second surface A are formed on the surface of the
제 1 표면(A)은 홀(220)을 구획 또는 홀(220)을 둘러싸는 내벽면(213)과, 제 1 면(211) 중, 내벽면(213)과 연결되는 제 1 절곡부(214)로부터 소정 거리 이격된 위치까지에 해당하는 제 1 면(211)의 일부면인 제 1 둘레면과, 제 2 면(212) 중, 내벽면(213)과 연결되는 제 1 절곡부(214)로부터 소정 거리 이격된 위치까지에 해당하는 제 2 면(212)의 일부면인 제 2 둘레면과, 제 1 면(211) 중, 쉐도우 프레임(900)이 접촉되어 설치되는 영역의 표면 예컨대, 바디(210) 상부면의 가장자리 표면을 포함한다.The first surface A includes an
그리고, 제 2 표면(B)은 바디(210)의 표면 중, 제 1 표면(A)을 제외한 표면을 포함한다. 즉, 제 2 표면(B)은 바디(210)의 표면 중, 내벽면(213), 제 1 면(211) 중 제 1 둘레면, 쉐도우 프레임(900)이 설치되는 가장자리 표면을 제외한 표면, 제 2 면(212) 중, 제 2 둘레면을 제외한 표면, 제 3 면(214)을 포함한다. The second surface B includes the surface of the
본 발명에서는 서셉터(200b) 바디(210)의 표면에 보호막을 형성하는데, 제 1 표면(A)에 형성되는 제 1 표면(A)과 제 2 표면(B)에 서로 다른 특성을 가지는 보호막을 형성한다. 즉, 제 1 표면(A)에는 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 보호막을 형성하고, 제 2 표면에는 상대적으로 덕타일(ductile)한 보호막을 형성한다.In the present invention, a protective film is formed on the surface of the
이하에서는 제 1 표면(A)에 형성되는 보호막(230)을 제 1 보호막(230a), 제 2 표면(B)에 형성되는 보호막(230)을 제 2 보호막(230b)으로 정의하여 설명한다.Hereinafter, the protective film 230 formed on the first surface A will be referred to as a first
상술한 서셉터(200b)의 보호막(230)을 바디(210)의 표면 정의를 반영하여 다시 설명하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보호막(230)은 바디(210)의 제 1 표면(A)에 형성되며, 제 2 보호막(230b)에 비해 브리틀(brittle)한 정도가 큰 제 1 보호막(230a)과, 바디(210)의 제 2 표면(B)에 형성되며 제 1 보호막(230a)에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)한 정도가 큰 제 2 보호막(230b)을 포함한다.The protective film 230 according to the second embodiment of the present invention may be formed on the first surface of the body 210 A first
이러한 제 1 및 제 2 보호막(230a, 230b) 각각은 바디(210)를 양극으로 하는 양극 산화 방법으로 형성하며, 제 1 및 제 2 보호막(230a, 230b)은 알루미나(Al2O3)계열의 막 일 수 있다. 이때, 제 1 보호막(230a)과 제 2 보호막(230b)은 서로 다른 전해질 용액으로 형성되어, 제 1 보호막(230a)은 제 2 보호막(230b)에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지고, 제 2 보호막(230b)은 제 1 보호막(230a)에 비해 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지도록 형성된다.Each of the first and second
제 1 보호막(230a)은 홀(220) 주변의 표면과 바디 상부면의 가장자리에 대응하는 표면인 제 1 표면(A)에 형성된 제 1 보호층(231), 제 1 보호층(231)과 제 1 표면(A) 사이에 형성된 제 2 보호층(232)을 포함한다. 즉, 바디(210)의 제 1 표면(A) 기준으로 설명하면, 제 1 보호막(230a)은 제 1 표면(A) 상에 형성된 제 2 보호층(232)과, 제 2 보호층(232) 상에 적층 형성된 제 1 보호층(231)을 포함한다.The first
여기서, 제 1 보호막(230a) 중, 외부로 노출되도록 형성된 제 1 보호층(231)은 핀(710)의 승하강에 따른 마찰 및 쉐도우 프레임(900)과의 반복적인 접촉에 의한 마찰에 저항성을 가지는 보호층이며, 내부에 형성된 제 2 보호층(232)은 제 2 보호막(230b)의 형성시에 동시에 형성되는 층으로서, 제 1 보호층(231)에 비해 상대적으로 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지는 보호층이다.Here, the first
제 2 보호막(230b)은 제 1 보호막(230a)의 제 2 보호층(232)과 동시에 또는 함께 형성된다. 즉, 제 1 표면(A)에 제 1 보호층(231)을 형성한 후에, 상기 제 1 보호층(231)이 형성된 바디(210)에 제 2 보호층 또는 제 2 보호막 형성용 전해질 용액을 이용하여 양극 산화를 실시하면, 제 2 표면(B)에는 제 2 보호막(230b)이 형성되고, 바디(210)와 제 1 보호층(231) 사이에는 제 2 보호층(232)이 형성된다. 이러한 제 2 보호막(230b)은 제 1 보호막(230a)에 비해 상대적으로 큰 덕타일(ductile)한 특성을 가지도록 형성된다.The second
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체의 제조 방법을 순서대로 도시한 단면도이다. 즉, 도 10 내지 도 12는 샤워헤드가 구조체인 경우의 제조 방법을 도시한 단면도이다.10 to 12 are sectional views sequentially showing a method of manufacturing the structure according to the first embodiment of the present invention. That is, Figs. 10 to 12 are sectional views showing a manufacturing method when the showerhead is a structure.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조체의 제조 방법을 설명한다. 이때, 제 1 실시예에 따른 구조체(200)는 샤워헤드(200a)로서, 샤워헤드(200a)의 분사 바디(210a)를 바디(210), 분사홀(220a)을 홀(220)로 명명하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the structure according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. In this case, the
먼저, 공정 원료의 통과가 가능한 복수의 홀(220)이 가공된 바디(210)를 마련한다(도 10 참조).First, a
여기서, 샤워헤드(200a)의 바디(210)의 표면은 홀(220) 주위의 제 1 표면(A)과, 제 1 표면(A)을 제외한 나머지 표면인 제 2 표면(B)으로 구분될 수 있다.Here, the surface of the
복수의 홀(220)이 마련된 서셉터(200b) 용 바디(210)가 준비되면, 먼저, 바디(210)의 표면을 연마(polishing)하고, 연마된 바디(210) 표면의 불순물 및 스멋(smut)을 제거한다(desmut).When the
이후, 양극 산화 방법을 이용하여 제 1 표면(A)에 후속 형성되는 제 2 보호층 및 제 2 보호막에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)한 특성을 가지는 제 1 보호층(231)을 형성한다. 이를 위해, 제 1 보호층(231)을 형성하기 위한 전해액과 보호막 형성 수단을 준비한다. 제 1 보호층 형성을 위한 전해액은 수산(oxalic acid)에 황산, 구연산 및 주석산 중 적어도 하나가 포함된 용액으로서, 수산의 함량이 혼합되는 다른 용액에 비해 상대적으로 많도록 제조된 전해액이다.Thereafter, the
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 제 2 표면(B)을 차폐하고, 제 1 표면(A)을 노출시키도록 마스크(M)를 준비하여 배치시킨다.Then, as shown in Fig. 9, the mask M is prepared and disposed so as to shield the second surface B and expose the first surface A. As shown in Fig.
이후, 제 1 표면(A)을 노출하고, 제 2 표면(B)을 차폐하도록 마스크(M)가 배치된 바디(210)를 전해액에 침지시키고, 바디(210)를 양극으로 하여, 소정 시간 동안 양극 산화를 실시한다. 이에 따라 도 11에 도시된 바와 같이 바디(210)의 제 1 표면(A)에서 산화가 일어나, 제 1 표면(A)에 상에 제 1 보호층(231)이 형성된다.Thereafter, the
제 1 표면(A)의 양극 산화시에 상기 제 1 표면(A)을 기준으로 양 방향 즉, 제 1 표면(A)의 외측 및 제 1 표면(A)으로부터 내측 방향(바디 내부 방향)으로 산화가 진행되어, 양 방향으로 제 1 보호층(231)이 성장된다. 그리고, 제 1 표면(A)을 기준으로 양 방향 중, 주로 제 1 표면(A)으로부터 바디(210)의 내측 또는 내부 방향으로 양극 산화가 진행되어 제 1 보호층(231)이 형성된다. 따라서, 제 1 보호층(231)이 형성된 후 바디(210)의 전체 체적은 제 1 보호층(231)이 형성되기 전의 바디(210)의 전체 체적에 비해 감소할 수 있다.That is, in the direction from the outside of the first surface (A) and from the first surface (A) to the inside direction (inward direction of the body) with respect to the first surface (A) during the anodic oxidation of the first surface (A) The first
이렇게, 제 1 보호층(231)이 형성되면, 마스크(M)를 분리시켜, 제 2 표면(B) 및 제 1 보호층(231)을 노출시킨다. 그리고, 제 2 보호막(230b) 형성용 전해액에 바디(210)를 침지시키고, 바디(210)를 양극으로 하여, 소정 시간 동안 양극 산화를 다시 실시한다. Thus, when the first
여기서 제 2 보호막(230b)은 플라즈마 이온의 충돌에 의한 물리적 저항성을 가질 수 있도록, 제 1 보호층(231)에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 보호막으로서, 이를 위한 전해액을 마련한다. 제 2 보호막(230b) 형성을 위한 전해액은 황산에 수산(oxalic acid), 구연산 및 주석산 중 적어도 하나가 포함된 용액으로서, 황산의 함량이 혼합되는 다른 용액에 비해 상대적으로 많도록 제조된 전해액이다.Here, the second
이러한 전해액에 제 1 보호층(231)이 형성된 전해액을 침지시키고, 양극 산화를 실시하면, 제 2 표면(B)을 기준으로 양 방향 즉, 제 2 표면(B)의 외측 및 제 2 표면(B)으로부터 내측 방향(바디 내부 방향)으로 산화가 진행되어, 바디(210)의 제 2 표면(B)에 제 2 보호막이 형성된다. 이때, 제 2 보호막(230b) 형성을 위한 양극 산화 시간, 전력 등의 공정 조건을 조절하여, 외부로 노출되는 제 2 보호막(230b)의 외주면과 제 1 보호층(231)의 높이가 갖도록 다른 말로 하면 단차가 지지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.That is, the outer surface of the second surface B and the outer surface of the second surface B (i.e., the second surface B) are immersed in the electrolytic solution in which the first
또한, 제 2 표면(B)이 산화가 진행되면서, 제 2 표면(B)과 연결된 영역인 제 1 보호층(231)과 바디(210) 사이의 영역에서도 산화가 진행된다. 즉, 제 1 보호층(231)과 바디(210)가 접하는 경계면에서, 바디(210)의 내측 또는 내부 방향으로 산화가 진행되어 제 2 보호층(232)이 형성된다.As the second surface B is oxidized, the oxidation progresses also in the region between the first
이에, 제 1 표면(A)에는 제 1 보호층(231)과 제 2 보호층(232)이 적층된 제 1 보호막(230a)이 형성되고, 제 2 표면(B)에는 제 2 보호막(230b)이 형성된다.The
이렇게 본원발명에서는 공정 원료가 통과하는 샤워헤드(200a)의 홀(220a) 주변 표면인 제 1 표면(A)에 제 2 보호막(230b)에 비해 상대적으로 In the present invention, the first surface A, which is the surface around the
제 1 보호막(230a)을 형성하고, 플라즈마 이온의 충돌에 의한 물리적 식각이 주로 발생되는 제 2 표면(B)에 제 1 보호막(230a)의 보호층(231)에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 제 2 보호막(230b)을 형성함으로써, 샤워헤드(200a)의 화학적, 물리적 손상을 억제할 수 있다. 이에 따라 샤워헤드의 부식 또는 크랙 발생이 방지되며, 샤워헤드의 수명 향상 또는 교체 주기가 길어지는 효과가 있다.The first
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조체의 제조 방법을 순서대로 도시한 단면도이다. 즉, 도 14 내지 도 15는 샤워헤드가 구조체인 경우의 제조 방법을 도시한 단면도이다.13 to 15 are sectional views sequentially showing a method of manufacturing a structure according to a second embodiment of the present invention. That is, Figs. 14 to 15 are sectional views showing a manufacturing method when the showerhead is a structure.
이하, 도 8, 도 9, 도 14 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조체의 제조 방법을 설명한다. 이때, 제 1 실시예에 따른 구조체(200)는 서셉터(200b)로서, 서셉터(200b)의 분사 바디(210b)를 바디(210), 관통홀(220b)을 홀(220)로 명명하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the structure according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 8, 9, and 14 to 15. Fig. At this time, the
먼저, 기판(S)의 안착 및 분리를 돕는 핀(710)의 통과가 가능한 복수의 홀(220)이 가공된 바디(210)를 마련한다(도 8 참조).First, a
여기서, 서셉터(200b)의 바디(210)의 표면은 홀(220) 주위의 표면 및 쉐도우 프레임이 접촉 설치되는 영역 예컨대, 바디 상부면의 가장자리를 포함하는 제 1 표면(A)과, 제 1 표면(A)을 제외한 나머지 표면인 제 2 표면(B)으로 구분될 수 있다.Here, the surface of the
복수의 홀(220)이 마련된 서셉터(200b) 용 바디(210)가 준비되면, 바디(210) 표면의 연마(polishing)하고, 불순물 및 스멋(smut)을 제거한다(desmut).When the
이후, 제 1 표면(A)에 핀(710)의 승하강 동작에 의한 마찰 및 쉐도우 프레임(900)의 반복적인 접촉에 의한 마찰에 대한 저항성을 가질수 있도록 또는 경도를 가질수 있는 또는 후속 형성되는 제 2 보호층 및 제 2 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 제 1 보호층(231)을 형성한다. 이를 위해, 제 1 보호층(231) 형성을 위한 전해액을 마련하고, 도 13에 도시된 바와 같이, 제 2 표면(B)을 차폐하고, 제 1 표면(A)을 노출시키도록 마스크(M)를 준비하여 배치시킨다. 제 1 보호층(231) 형성을 위한 전해액은 황산, 수산(oxalic acid), 구연산 및 주석산 중 적어도 하나가 포함된 용액으로서, 혼합되는 다른 용액에 비해 황산의 함량이 상대적으로 많도록 제조된 전해액이다.Thereafter, the first surface (A) may have a resistance to friction due to repeated raising and lowering operations of the
이후, 제 1 표면(A)을 노출하고, 제 2 표면(B)을 차폐하도록 마스크(M)가 배치된 바디(210)를 전해액에 침지시키고, 바디(210)를 양극으로 하여, 소정 시간 동안 양극 산화를 실시한다. 이에 따라 도 14에 도시된 바와 같이 바디(210)의 제 1 표면(A)에서 산화가 일어나, 제 1 표면(A)에 상에 제 1 보호층(231)이 형성된다.Thereafter, the
제 1 보호층(231)이 형성되면, 마스크(M)를 분리시켜, 제 2 표면(B) 및 제 1 보호층(231)을 노출시킨다(도 15). 그리고, 제 2 보호막(230b) 형성용 전해액에 바디(210)를 침지시키고, 바디(210)를 양극으로 하여, 소정 시간 동안 양극 산화를 다시 실시한다.When the first
제 2 보호막(230b) 형성을 위한 전해액은 수산(oxalic acid), 황산, 구연산 및 주석산 중 적어도 하나가 포함된 용액으로서, 혼합되는 다른 용액에 비해 수산(oxalic acid)의 함량이 상대적으로 많도록 제조된 전해액이다.The electrolytic solution for forming the second
전해액이 마련되면, 제 1 보호층(231)이 형성된 바디(210)를 전해액에 침지시키고, 바디(210)를 양극으로 하여, 소정 시간 동안 양극 산화를 다시 실시한다. 이에, 제 2 표면(B)의 외측 및 제 2 표면(B)으로부터 내측 방향(바디 내부 방향)으로 산화가 진행되어, 바디(210)의 제 2 표면(B)에 제 2 보호막(230b)이 형성된다.When the electrolytic solution is prepared, the
또한, 제 2 표면(B)이 산화가 진행되면서, 제 2 표면(B)과 연결된 영역인 제 1 보호층(231)과 바디(210) 사이의 영역에서도 산화가 진행된다. 즉, 제 1 보호층(231)과 바디(210)가 접하는 경계면에서, 바디(210)의 내측 또는 내부 방향으로 산화가 진행되어 제 2 보호층(232)이 형성된다.As the second surface B is oxidized, the oxidation progresses also in the region between the first
이러한 양극 산화 방법에 의해, 제 1 표면(A)에는 제 1 보호층(231)과 제 2 보호층(232)이 적층된 제 1 보호막(230a)이 형성되고, 제 2 표면(B)에는 제 2 보호막(230b)이 형성된다.The first
이와 같이 본원발명에서는 핀(720)의 반복적인 운동이 이루어지는 서셉터(200b)의 관통홀(210b) 주변 표면과, 쉐도우 프레임(900)의 반복적인 접촉 및 분리가 이루어지는 바디의 표면에 해당하는 제 1 표면(A)에 제 2 보호막(230b)에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 제 1 보호막(230a)을 형성하고, 제 1 표면(A)을 제외한 나머지 표면인 제 2 표면(B)에 제 1 보호막(230a)에 비해 상대적으로 더 덕타일(ductile)한 제 2 보호막(230b)을 형성함으로써, 서셉터(200b)의 물리적, 화학적 손상을 억제할 수 있다. 이에 따라 샤워헤드의 부식 또는 크랙 발생이 방지되며, 샤워헤드의 수명 향상 또는 교체 주기가 길어지는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the peripheral surface of the through
상기에서는 본 발명의 실시예들에 따른 구조체의 제조 방법으로 샤워헤드 및 서셉터를 예를 들어 설명하였으나, 상술한 구조체(200)의 제조 방법은 기판 처리 장치를 구성 중, 물리적 및 화학적 손상을 모두 억제하고자 하는 다양한 구성품들에 적용될 수 있다.Although the showerhead and the susceptor have been described as examples of the method of manufacturing the structure according to the embodiments of the present invention, the method of manufacturing the
100: 챔버 200: 구조체
210: 바디 220: 홀
230: 보호막 230a: 제 1 보호막
230b: 제 2 보호막 231: 제 1 보호층
232: 제 2 보호층 200a: 샤워헤드
210a: 분사 바디 220a: 분사홀
200b: 서셉터 210b: 지지 바디
220b: 관통홀100: chamber 200: structure
210: body 220: hole
230:
230b: second protective film 231: first protective film
232: Second
210a:
200b: susceptor 210b: support body
220b: through hole
Claims (19)
상기 구조체는,
일 방향으로 연장 형성되며, 홀이 마련된 바디; 및
상기 바디의 표면에 형성된 보호막;
을 포함하고,
상기 보호막은,
상기 바디의 표면 중, 상기 홀을 구획하는 상기 홀의 주변 표면이며, 상기 홀의 둘레 방향 표면에 해당하는 상기 바디의 내벽면을 포함하는 상기 바디의 제 1 표면에 형성되는 제 1 보호막;
상기 바디의 표면 중, 상기 제 1 표면을 제외한 다른 표면인 제 2 표면에 형성된 제 2 보호막;
을 포함하며,
상기 제 1 보호막은,
상기 바디를 양극으로 하는 양극 산화 방법으로 상기 바디의 제 1 표면 상에 형성된 제 1 보호층; 및
상기 제 1 보호층과 상기 제 1 표면 사이에 형성된 제 2 보호층;
을 포함하고,
상기 제 2 보호층 및 제 2 보호막은 상기 제 1 보호층이 형성된 바디를 양극으로 하는 양극 산화에 의해 동시에 형성되며,
상기 제 2 보호층 및 상기 제 2 보호막과 상기 제 1 보호층은 브리틀(brittle)한 정도가 서로 다르도록 형성된 구조체.
상기 제 1 보호층과, 상기 제 2 보호층 및 상기 제 2 보호막은 브리틀(brittle)한 정도가 서로 다르도록 형성된 구조체.A structure for use in a substrate processing apparatus,
The structure may include:
A body extending in one direction and provided with a hole; And
A protective film formed on a surface of the body;
/ RTI >
The protective film may be formed,
A first protective layer formed on a first surface of the body including an inner wall surface of the body corresponding to a circumferential surface of the hole, the peripheral surface of the hole defining the hole among the surfaces of the body;
A second protective film formed on a surface of the body, the second surface being a surface other than the first surface;
/ RTI >
The first protective film may be formed,
A first protective layer formed on the first surface of the body by an anodizing method using the body as an anode; And
A second passivation layer formed between the first passivation layer and the first surface;
/ RTI >
The second protective layer and the second protective layer are simultaneously formed by anodic oxidation using the body having the first protective layer as an anode,
Wherein the second protective layer, the second protective layer, and the first protective layer are formed to have different degrees of brittle.
Wherein the first protective layer, the second protective layer, and the second protective layer have different degrees of brittle.
상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막의 두께가 동일한 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the first protective film and the second protective film have the same thickness.
상기 제 1 보호층 및 제 2 보호층 중 하나는 다른 하나에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성된 구조체.The method of claim 2,
Wherein one of the first protective layer and the second protective layer has a relatively brittle characteristic relative to the other.
상기 제 1 표면은,
상기 홀을 구획하는 홀 주변에 해당하는 표면인 바디의 내벽면;
상기 홀의 끝단인 개구 둘레에 해당하며, 상기 내벽면과 교차하는 방향의 표면인 둘레면;
상기 내벽면과 상기 둘레면 사이의 연결 부위에 해당하는 제 1 절곡부;
를 포함하고,
상기 내벽면, 둘레면 및 제 1 절곡부 상에 제 2 보호층과, 상기 제 2 보호층 상에 제 1 보호층이 적층되도록 형성된 구조체.The method of claim 2,
Wherein the first surface comprises:
An inner wall surface of the body which is a surface corresponding to the periphery of the hole for partitioning the hole;
A circumferential surface corresponding to an opening around an end of the hole, the circumferential surface being a surface intersecting the inner wall surface;
A first bent portion corresponding to a connection portion between the inner wall surface and the circumferential surface;
Lt; / RTI >
A second protective layer on the inner wall surface, a circumferential surface and a first bent portion, and a first protective layer on the second protective layer.
상기 바디는 금속을 포함하고,
상기 보호막은 상기 바디를 양극으로 하여 형성된 양극 산화 피막을 포함하는 구조체.The method of claim 2,
Wherein the body comprises a metal,
Wherein the protective film comprises an anodic oxide film formed by using the body as an anode.
상기 구조체는 챔버 내부에서 기판과 대향 위치하여, 상기 기판을 처리하는 공정 원료를 분사하는 샤워헤드 및 상기 챔버 내부에 위치하여, 상기 기판을 지지하는 서셉터 중 적어도 어느 하나이고,
상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 홀은 상기 샤워헤드에 마련되어, 상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 분사홀이며,
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 홀은 상기 서셉터를 관통하도록 마련되어, 상기 기판의 안착 또는 분리를 돕도록 승하강하는 핀이 통과하는 공간인 관통홀인 구조체.The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the structure is at least one of a showerhead which is located inside the chamber and faces the substrate and which injects a process material for processing the substrate and a susceptor which is positioned inside the chamber and supports the substrate,
Wherein when the structure is the showerhead, the hole is a spray hole provided in the showerhead and injecting a process gas into the substrate,
Wherein the hole is a through hole which is a space through which the pin moves so as to penetrate the susceptor and to help the seating or separation of the substrate when the structure is the susceptor.
상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우,
상기 제 1 보호막의 상기 제 1 보호층은 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 보호층에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)하고,
상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 보호층은 상기 제 1 보호층에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)한 특성을 가지는 구조체.The method of claim 6,
When the structure is the showerhead,
The first protective layer of the first protective layer is relatively ductile compared to the second protective layer and the second protective layer,
Wherein the second protective layer and the second protective layer have a brittle characteristic relative to the first protective layer.
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우,
상기 제 1 보호막의 제 1 보호층은 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 보호층에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)하고,
상기 제 2 보호막 및 제 2 보호층은 상기 제 1 보호층에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)한 구조체.The method of claim 6,
When the structure is the susceptor,
The first protective layer of the first protective layer is relatively brittle compared to the second protective layer and the second protective layer,
Wherein the second protective layer and the second protective layer are relatively ductile compared to the first protective layer.
상기 서셉터의 상부 가장자리에는 기판이 안착되는 쉐도우 프레임이 장착되고,
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우,
상기 제 1 표면은 상기 관통홀이 마련된 지지 바디의 상부 표면 중 상기 쉐도우 프레임이 접촉되어 장착되는 표면을 포함하고,
상기 지지 바디의 상부면 중, 상기 쉐도우 프레임이 안착되는 표면에 상기 제 1 보호막이 형성된 구조체.The method of claim 8,
A shadow frame on which a substrate is seated is mounted on an upper edge of the susceptor,
When the structure is the susceptor,
Wherein the first surface includes a surface on which the shadow frame is mounted, among the upper surfaces of the support bodies provided with the through holes,
Wherein the first protective film is formed on a surface of the upper surface of the support body where the shadow frame is seated.
홀이 가공된 바디를 마련하는 과정;
상기 바디의 표면에 보호막을 형성하는 과정; 및
을 포함하고,
상기 보호막을 형성하는 과정은,
상기 바디의 표면 중, 상기 홀을 구획하는 상기 홀의 주변 표면이며, 상기 홀의 둘레 방향 표면에 해당하는 상기 바디의 내벽면을 포함하는 제 1 표면에 제 1 보호막을 형성하는 과정; 및
상기 제 1 보호막이 형성된 상기 바디의 표면 중, 상기 제 1 표면을 제외한 다른 표면인 제 2 표면에 제 2 보호막을 형성하는 과정;
을 포함하고,
상기 제 1 보호막을 형성하는 과정은,
상기 바디를 양극으로 하는 양극 산화 방법으로 상기 바디의 제 1 표면에 상기 제 1 보호층을 형성하는 과정; 및
상기 제 1 보호층이 형성된 상기 바디를 양극으로 하는 양극 산화 방법으로, 상기 제 1 보호층과 제 1 표면 사이에 제 2 보호층을 형성하는 과정;
을 포함하며,
상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호층이 형성된 상기 바디를 양극으로 하는 양극 산화 방법에 의해 상기 제 2 보호층과 동시에 형성되며,
상기 제 1 보호층은, 상기 제 2 보호층 및 상기 제 2 보호막과 브리틀(brittle)한 정도가 서로 다르도록 형성하는 구조체의 제조 방법.A manufacturing method of a structure provided in a chamber of a substrate processing apparatus,
A process of preparing a body having a hole formed therein;
Forming a protective film on a surface of the body; And
/ RTI >
The process of forming the protective film may include:
Forming a first protective layer on a first surface of a surface of the body, the first surface including the inner wall surface of the body corresponding to the circumferential surface of the hole, the peripheral surface of the hole defining the hole; And
Forming a second protective film on a second surface of the surface of the body on which the first protective film is formed, the surface being other than the first surface;
/ RTI >
The forming of the first passivation layer may include:
Forming the first protective layer on a first surface of the body by an anodizing method using the body as an anode; And
Forming a second protective layer between the first protective layer and the first surface by anodizing the body having the first protective layer formed thereon as an anode;
/ RTI >
Wherein the second protective layer is formed simultaneously with the second protective layer by an anodic oxidation method using the body having the first protective layer as an anode,
Wherein the first protective layer is formed to have a different degree of brittle with the second protective layer and the second protective layer.
상기 제 1 표면이 화학적 반응에 의한 식각이 발생되는 표면이고, 상기 제 2 표면이 물리적 충격 또는 마찰이 가해지는 표면인 경우,
상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호층에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성되고,
상기 제 1 표면이 물리적 충격 또는 마찰이 가해지는 표면이고, 상기 제 2 표면이 화학적 반응에 의한 식각이 발생되는 표면인 경우,
상기 제 1 보호층은 상기 제 2 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성되는 구조체의 제조 방법.The method of claim 10,
Wherein when the first surface is a surface on which an etching by a chemical reaction occurs and the second surface is a surface subjected to physical impact or friction,
The second protective layer is formed to have a brittle characteristic relative to the first protective layer,
Wherein when the first surface is a surface to which physical shock or friction is applied and the second surface is a surface on which an etching is caused by a chemical reaction,
Wherein the first passivation layer is formed to have a brittle characteristic relative to the second passivation layer.
상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막을 형성하는 과정은,
상기 바디에 상기 제 1 표면을 노출시키고, 상기 제 1 표면을 제외한 다른 표면인 제 2 표면을 차폐하도록 마스크를 배치하는 과정;
양극 산화 방법을 실시하여, 상기 마스크의 의해 노출된 상기 제 1 표면에 제 1 보호층을 형성하는 과정;
상기 마스크를 상기 바디로부터 분리시키는 과정; 및
양극 산화 방법을 실시하여, 노출된 상기 제 2 표면에 상기 제 2 보호막을 형성하고, 상기 제 1 보호층과 바디 사이에 상기 제 2 보호층을 형성하는 과정;
을 포함하는 구조체의 제조 방법.The method of claim 10,
The process of forming the first protective film and the second protective film includes:
Exposing the first surface to the body and disposing a mask to shield a second surface, the surface being other than the first surface;
Performing an anodic oxidation method to form a first protective layer on the first surface exposed by the mask;
Separating the mask from the body; And
Performing an anodic oxidation method to form the second protective film on the exposed second surface, and forming the second protective layer between the first protective layer and the body;
≪ / RTI >
양극 산화 방법으로 상기 제 1 보호층 및 제 2 보호막 중 어느 하나를 다른 하나에 비해 상대적으로 덕타일(ductile)한 특성을 가지도록 형성하는데 있어서 사용되는 전해액은, 수산(oxalic acid)에 황산, 구연산, 및 주석산 중 적어도 하나를 혼합하여 마련되며, 상기 수산이 혼합되는 다른 용액에 비해 상대적으로 많으며,
양극 산화 방법으로 상기 제 1 보호층 및 제 2 보호막 중 어느 하나를 다른 하나에 비해 상대적으로 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성하는데 있어서 사용되는 전해액은 황산에 수산(oxalic acid), 구연산, 및 주석산 중 적어도 하나를 혼합하여 마련되며, 상기 황산이 혼합되는 다른 용액에 비해 상대적으로 많도록 마련되는 구조체의 제조 방법.The method of claim 10,
The electrolytic solution used in forming the first protective layer and the second protective layer so as to have a ductile characteristic relative to the other one by the anodic oxidation method includes sulfuric acid and citric acid in oxalic acid, , And tartaric acid, and is relatively more than other solutions in which the acid is mixed,
The electrolytic solution used in forming the first passivation layer and the second passivation layer to have a relatively brittle characteristic as compared with the other one by means of the anodic oxidation method includes oxalic acid, And tartaric acid. The method according to claim 1, wherein the sulfuric acid is mixed with at least one of sulfuric acid, sulfuric acid, and tartaric acid.
상기 구조체는 상기 챔버 내부에서 기판과 대향 위치하여, 상기 기판을 처리하는 공정 원료를 분사하는 샤워헤드 및 상기 챔버 내부에 위치하여, 상기 기판을 지지하는 서셉터 중 적어도 어느 하나이고,
상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 홀은 상기 샤워헤드에 마련되어, 상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 분사홀이며,
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 홀은 상기 서셉터를 관통하도록 마련되어, 상기 기판의 안착 또는 분리를 돕도록 승하강하는 핀이 통과하는 공간인 관통홀인 구조체의 제조 방법.The method according to any one of claims 10, 11, 14 and 15,
Wherein the structure is at least one of a showerhead which is located inside the chamber and faces the substrate and which injects a process material for processing the substrate and a susceptor which is positioned inside the chamber and supports the substrate,
Wherein when the structure is the showerhead, the hole is a spray hole provided in the showerhead and injecting a process gas into the substrate,
Wherein when the structure is the susceptor, the hole is a through hole, which is a space through which the pin moves so as to penetrate the susceptor and to help the seating or separation of the substrate.
상기 구조체가 상기 샤워헤드인 경우, 상기 분사홀의 주변에 해당하는 상기 바디의 제 1 표면에 상기 제 1 보호막을 형성하고, 상기 제 1 표면을 제외한 나머지 표면인 상기 바디의 제 2 표면에 상기 제 2 보호막을 형성하며,
상기 제 1 보호막은 상기 제 2 보호막에 비해 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지고, 상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막에 비해 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성되는 구조체의 제조 방법.18. The method of claim 16,
Wherein when the structure is the showerhead, the first protective film is formed on the first surface of the body corresponding to the periphery of the injection hole, and the second surface of the body, which is the surface other than the first surface, Forming a protective film,
Wherein the first protective film has a more ductile characteristic than the second protective film and the second protective film has a brittle characteristic as compared with the first protective film .
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 관통홀의 주변에 해당하는 상기 바디의 제 1 표면에 상기 제 1 보호막을 형성하고, 상기 제 1 표면을 제외한 나머지 표면인 상기 바디의 제 2 표면에 상기 제 2 보호막을 형성하며,
상기 제 1 보호막은 상기 제 2 보호막에 비해 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성되고,
상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막에 비해 더 덕타일(ductile)한 특성을 가지도록 형성되는 구조체의 제조 방법.18. The method of claim 16,
Wherein the first protective film is formed on a first surface of the body corresponding to the periphery of the through hole when the structure is the susceptor and the second protective film is formed on the second surface of the body, Forming a protective film,
The first protective layer may be formed to have a brittle characteristic as compared with the second protective layer,
Wherein the second protective film is formed to have a more ductile characteristic than the first protective film.
상기 구조체가 상기 서셉터인 경우, 상기 서셉터의 바디의 표면 중, 적어도 일부에 기판이 안착되는 쉐도우 프레임이 접촉되도록 장착 및 분리 가능하며,
상기 제 1 표면은 상기 바디의 표면 중, 상기 쉐도우 프레임이 접촉되어 장착되는 표면을 포함하고,
상기 바디의 표면 중, 상기 쉐도우 프레임이 접촉되어 장착되는 표면에 상기 제 2 보호막에 비해 상대적으로 더 브리틀(brittle)한 특성을 가지도록 형성하는 구조체의 제조 방법.19. The method of claim 18,
Wherein when the structure is the susceptor, at least a part of the surface of the body of the susceptor is mountable and detachable so that the shadow frame, on which the substrate is seated,
Wherein the first surface includes a surface of the body on which the shadow frame is mounted in contact,
Wherein a surface of the body that is mounted on the shadow frame is formed to have a brittle characteristic relative to the second protective film.
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| US20040173313A1 (en) | 2003-03-03 | 2004-09-09 | Bradley Beach | Fire polished showerhead electrode |
| US20070181531A1 (en) | 2006-02-06 | 2007-08-09 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2012057251A (en) * | 2010-08-13 | 2012-03-22 | Toshiba Corp | Protective film, method for forming the same, apparatus for manufacturing semiconductor, and plasma treatment apparatus |
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| KR101465640B1 (en) * | 2014-08-08 | 2014-11-28 | 주식회사 펨빅스 | CVD Process Chamber Components with Anti-AlF3 Coating Layer |
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